高中低頻攜手提速!5G網絡2.1GHz和3.5GHz頻段有何差異?

從建設到應用,5G進入人們生活的速度超過了大多數人預期,小編身邊已經有不少人在懵懵懂懂間完成手機屏幕信號標識從4G到5G的轉換,而面對新出現的5G網絡2.1GHz頻段,你有關注過嗎?

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工信部解綁2.1GHz頻段

日前,工信部無線電管理局發佈《2100MHz頻段5G移動通信系統基站射頻技術要求(試行)》公告(以下簡稱)。

高中低頻攜手提速!5G網絡2.1GHz和3.5GHz頻段有何差異?
公告稱,為滿足5G應用需求,保障我國2100MHz頻段5G移動通信系統與其他無線電業務的兼容共存,依據《中華人民共和國工業和信息化部公告2015年第80號》《中低頻段5G系統設備射頻技術要求的通知》(工信部無〔2020〕87號),工業和信息化部無線電管理局研究制定了《試行公告》。

該公告的發佈進一步為電信聯通5G網絡共建共享掃除了障礙。這意味着中國電信和中國聯通此前制定的“3.5G+2.1G”雙頻5G戰略可以正大光明的實施,也意味着雙方可以推進全球最寬的TDD(200M)和FDD(2x40M)頻譜協同創新,最大程度發揮頻譜效益,實現上行4~5倍體驗提升、7~9dB深度覆蓋提升。

目前,我國已經為四大運營商分配了相關5G頻段。就中國電信和中國聯通兩家而言,中國電信拿到的是(n78),也就是3.5GHz 頻段 (3400MHz-3500MHz);中國聯通也在(n78)上拿到3.5GHz 頻段 (3500MHz-3600MHz),從分配的頻段可以看出,電信和聯通在n78上分配的頻段是連續的,這有利於兩家合建5G網絡。

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共建為5G網絡提速

4G時代,中國移動對中國電信和中國聯通實現了碾壓,而在5G時代,後兩者抱團就是必然的,合建5G網絡就是其中最重要的一環。

早在2019年的“未來信息通信技術國際研討會”上,中國聯通網絡運維部總經理馬紅兵表示,構建一張精品5G網絡,成本是非常高昂的,如何低成本的建設5G網絡是非常迫切的問題。

高中低頻攜手提速!5G網絡2.1GHz和3.5GHz頻段有何差異?
基於各方面的考慮,中國聯通和中國電信宣佈在5G方面進行共建共享。根據雙方達成的《5G網絡共建共享框架合作協議書》內容顯示,雙方將全國範圍內針對3.5GHz的200MHz 5G頻段(3400MHz-3600MHz)進行共建共享。

馬紅兵透露,除了3.5GHz之外,中國聯通和中國電信還有意將2.1GHz頻率進行共享,“這樣能夠實現高、中、低頻的協同,提供更好的覆蓋,同時在一些廣域區域能夠用低頻降低覆蓋數量和覆蓋成本,這也是我們的考慮。”2.1GHz現在主要用於4G網絡,隨着5G網絡的逐步推進,頻譜重耕將會是必然選擇。

在沒有任何經驗可借鑑情況下,中國聯通和中國電信大膽探索,全力推進,已於去年9月30日快速完成全球第一張規模的5G共建共享網絡建設和商用,並且完成了SA獨立組網模式的端到端能力部署。

截至2020年10月份,雙方5G共享規模已達30餘萬站,覆蓋全國所有地級以上城市。實現了3個“全球第一”:全球第一張且規模最大的共建共享5G網絡;全球第一個200MHz大帶寬高性能5G網絡;全球第一張TDD+FDD混合組網的5G網絡。通過共建共享,顯著節省5G網絡建設及運營成本,CAPEX預計節省40%左右,OPEX每年節省35%左右,充分凸顯共建共享優勢。

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5G高中低頻共建的剛需

和以往移動通信網絡制式不同,5G網絡須根據用户業務覆蓋與速率的需求,協同高、中、低頻率,形成高效協同的分層覆蓋。工信部科技委常務副主任、中國電信集團科技委主任韋樂平曾指出,根據現有分配方案,電信和聯通僅在3.5G頻段各有100MHz,在上行邊緣速率3Mb/s前提下,3.5G頻段較1.8GHz和2.6 GHz上行覆蓋相差9dB 和5dB,導致3.5G頻段的SA的上行覆蓋,上行容量和時延均難以有效支撐垂直行業應用。

“唯一的出路是部署2.1G/1.8G頻段FDD系統作為上行增強,與3.5G協同組網,高低頻互補,時頻域聚合,從而在上行覆蓋、上行容量和時延特性乃至投資上具備轉向2B的網絡優勢和經濟可行性。” 韋樂平表示。

高中低頻攜手提速!5G網絡2.1GHz和3.5GHz頻段有何差異?
一直以來,中國電信和中國聯通的2.1GHz頻段都用在了3G/4G網絡上。5G共建共享之後,雙方才重耕該頻段部署5G,增加5G覆蓋。據悉,中國電信的2.1GHz(Band1,n1),1920~1940/2110~2130MHz最初獲批用於部署CDMA2000,為3G頻段。實際CDMA2000使用825~835/870~880MHz,該頻段用於部署LTE FDD,為電信4G重要頻段。

而中國聯通2.1GHz(Band1, n1),1940~1965/2130~2155MHz:最初獲批用於部署WCDMA,為3G頻段。現主要用於部署LTE FDD,聯通4G重要頻段,5G NSA組網錨點頻段。

在2.1GHz頻段上,電信和聯通雙方的頻譜也是連續的,再加上在3.5GHz 頻段的連續頻譜。雙方資源稟賦整合實現了1+1>2的效應,實現了5G網絡規模翻倍、覆蓋翻倍、帶寬翻倍、速率翻倍。可以説,一出生就天然具備領先體驗。

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2.1GHz和3.5GHz頻段的具體差異

3GPP協議中規定B42頻段為3.5G頻段,B1頻段為2.1G頻段,B3頻段為1.8G頻段,B41頻段為2.6G頻段。3.5G頻段波長比2.1G頻段短,3.5G頻段天然穿透能力、繞射能力以及衍射能力較2.1G頻段差,從而導致終端側的上行覆蓋不足。

以現網B3頻段(1.8G頻段)為基準點,分別計算1.8G、3.5G、2.1G、2.6G頻段的鏈路預算理論值。通過上行鏈路預算結果對比可以發現,3.5G頻段上行能力比2.1G頻段(4T4R)上行能力差7.7dB,比2.6G頻段上行能力差4.2dB。

高中低頻攜手提速!5G網絡2.1GHz和3.5GHz頻段有何差異?
在覆蓋方面,相比3.5GHz和2.6GHz,2.1GHz頻段擁有天然的頻段優勢,其傳播距離更遠,繞射及衍射能力更強,覆蓋能力更強。鏈路預算結果顯示,2.1GHz(4T4R)頻段比3.5GHz(64T64R)的上行覆蓋能力強7.7dB,比2.6GHz(64T64R)強3.5dB(數據僅供參考)。

在容量方面,電信在2.1GHz頻段上擁有20MHz帶寬,聯通擁有25MHz帶寬,同時2.1GHz頻段還有10MHz帶寬未分配,若聯通和電信獲得批准使用,兩家公司在2.1GHz頻段上可擁有連續的55MHz帶寬。基於此,電信和聯通要是在2.1GHz頻段上採用50M單載波共建5G網絡,儘管與3.5GHz的200M相比容量較低,但相比單載波僅為20M的4G LTE,容量卻可以提升至少2倍以上。

通過前面的分析可知,2.1G頻段能夠有效增強3.5G頻段的容量和覆蓋,但2.1G頻段帶寬不如3.5G頻段帶寬資源豐富,且3.5GNR設備產業鏈相對成熟。

不過,更值得關注的是,3.5GHz+2.1GHz帶來的“1+1>2”的效果。

主要體現在兩個方面:

其一,在城區,電信和聯通可利用3.5GHz的大帶寬優勢打造5G容量層,為用户提供高速的5G體驗;同時還可通過2.1GHz作為上行補充,既能通過上行容量補充來更好的滿足高清直播、視頻監控、遠程控制等對上行速率要求較高的應用,也能通過上行覆蓋補充將5G信號延伸到室內等深度覆蓋場景,解決5G室內覆蓋弱與室內業務和流量多的矛盾。

其二,在農村,電信和聯通則可利用2.1GHz的覆蓋能力優勢,以更低的成本打造連續覆蓋的5G網絡。

高中低頻攜手提速!5G網絡2.1GHz和3.5GHz頻段有何差異?
事實上,為了實現中低頻組網,聯通和電信雙方早就在推動2.1G頻段50M大帶寬的5G國際標準,並已納入3GPP R16標準。從公開信息看,雙方已完成了基於2.1GHz頻段40M大帶寬的性能驗證,並驗證了3.5GHz+2.1GHz中低頻組網可構建一張更具競爭力的5G網絡。

這也將加速老舊的2G/3G網絡退出歷史舞台,讓位給更先進移動通信技術。

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4/5G換擋期間網速問題或許凸顯

總結:實際上有關4G網絡降速或者被降速的傳言一直被熱炒,不管其中有沒有設備商參與,不可否認的現實也是證明4G網絡的已經出現了明顯的網速下降,而且隨着高清和超高清視頻的普及,4G網絡的承載問題將會凸顯。

監管層在2021年年初通知要求提升5G服務質量,這背後的考慮因素中除了維護用户知情權之外或許還包括推動4/5G的之間的有序換擋,至少不應該讓一股腦的營銷操作削減用户獲得感。

在新監管要求之下,運營商將不可避免地投入大量資源用於5G終端影響,全力提升5G終端滲透率,推動將大量5G套餐用户轉變成真正的5G用户,從而有效避免5G套餐用户回退到4G套餐尷尬。

從某種程度上講,2021年的運營商除了加速5G套餐用户發展之外,還要加大5G套餐用户的保有力度。運營商要拿出切實可行的方案推動5G手機終端普及率或者滲透率的提升,通過擴大5G用户規模推進5G應用加速。

2020年底我國的5G套餐滲透率雖然已經超過20%,但是5G的效用是否得到了同步發揮?這個問題值得運營商深思。

(編輯:張毅,稿件素材來源:工信部官網、C114中國通信網、郵電設計技術等)

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